GRADO ONCE
TALLER DE FÍSICA DILAT DILATACION TERMICA
Responda las siguientes preguntas 1. Por que en los rieles de las carrileras hay separación? Observa los puentes (peatonales o para vehículos). Hay Hay algu alguna na sepa separa raci ción ón en su estr estruc uctu tura ra o esta esta es compacta? 2. Se abre un agujero en una lámina de hierro. Al aumentar la temperatura de la lámina. ¿Qué sucede al diámetro del agujero? 3. A veces es difícil destapar un frasco, para hacerlo generalmente, es útil calentar la tapa usando agua calie aliennte, te, expli xpliqu quee el por por que que de este este de est este procedimiento 4. Ha notado que las personas cuando viajan a tierra caliente sufre fren inflamac mación, que se nota especialmente en las manos y pies, ¿A que se debe este fenómeno? Todos odos los los cuer cuerpo poss aume aument ntan an su volu volume menn con con los los incrementos de temperatura. Este hecho explica la separación que se deja en los rieles de la carrilera, en la pavimentación en concreto en la calles o en los puentes. Si no se toma esta precaución podrí podríaa ocurrir ocurrir un desast desastre re cuando cuando la estruc estructur turaa fuera fuera sometida a una temperatura mayor de la que soporto en el momento de la construcción Una de las excepciones a este fenómeno se presenta en el agua cuando su temperatura es inferior a 4°C. si se llena una botella con agua, se tapa herméticamente y luego se introduce en el congelador, se producirá una explosión del vidrio cuando el agua se haya congelado. La razón de este hecho es que el agua al disminuir su temperatura por debajo de 4°C, se dilata. Dilatación lineal La variación de la longitud es proporcional a la longitud del cuerpo La variación de la longitud es proporcional a la variación de la temperatura. L = Lo ( 1 + α ∆t) Donde Donde Lo es la longitud longitud del origina original, l, L es la longitu longitudd final; α coeficiente de dilatación lineal; ∆t el incremento de la temperatura. El valo valorr de α depe depend ndee excl exclus usiv ivam amen ente te del del mate materi rial al corr corres espo pond ndie ient ntee para para ello ello tene tenemo moss la sigu siguie ient ntee información. Coeficiente de dilatación de algunas sustancias Acero Aluminio Cinc Cobre Cuarzo fundido Latón Plomo Sílice Tungsteno Vidrio común Vidrio pirex Ejemplo
Coeficiente de dilatación α (°C)ֿ¹ 12 x 10 -6 24 x 10 -6 26 x 10 -6 14 x 10 -6 0.4 x 10 -6 20 x 10 -6 29 x 10 -6 0.4 x 10 -6 4 x 10 -6 9 x 10 -6 3.2 x 10 -6
Una regla de acero tiene una longitud de 0,45m a una temperatura de 18°C, ¿Cuál es la longitud a 100°C?
María del Socorro Leytón
Dilatación superficial Cuando se calienta una lamina de material se dilata tanto su larg largoo como como su anch ancho, o, por por lo tant tantoo la ecua ecuaci ción ón para para la dilatación superficial es: A = Ao ( 1 +2 α ∆t) Donde A es el área del material. Dilatación cúbica Llamada también dilatación volumétrica es decir cuando es un volumen quien se dilata por lo tanto también tenemos la dilatación constante para algunos líquidos Coeficiente de dilatación de algunos Líquidos Alcohol etílico Bisulfuro de carbono Glicerina Mercurio Petróleo
Coeficiente de dilatación α (°C)ֿ¹ 0,745 x 10 -3 1,140 x 10 -3 0,485 x 10 -3 0,182 x 10 -3 0,899 x 10 -3
La
ecuación para calcular la dilatación cúbica es: V = Vo ( 1 +3 α ∆t) Donde V es el volumen del líquido. Ejercicios de aplicación 1. Una varilla de cobre tiene una longitud de 2,08m a una temperatura ambiente de 14°C ¡Cual será su longitud a 60°C? 2. Halle el coeficiente de dilatación lineal de una varilla de hierro que a 20°C mide 200cm y cuya longitud a 90°C es 200,17cm. 3. La long longit itud ud de un puen puente te de hier hierro ro es 34m 34m a la temperatura ambiente de 17°C. calcular la diferencia entr entree sus sus long longit itud udes es de una una noch nochee de hela helada da cuya cuya temperatura es -6°C y un día de verano cuya temperatura es 25°C. 4. Calcula la dilatación que sufre una varilla de aluminio de 42cm de longitud cuando su temperatura se eleva de 8°C a 74°C. 5. Un disco de acero tiene un radio de 15cm a 12°C. calcular su área a 85°C: 6. Una esfera de vidrio pirex tiene un radio de 4cm a 6°C: calcular el volumen a 100°C. 7. Un frasco de vidrio cuyo volumen es 2000cm³a 0°C se llena completamente de mercurio a esta temperatura. Cuan Cuando do frasc frascoo y merc mercuri urioo se cali calien enta tann a 100° 100°C C se derrama 15,2 cm³ de líquido. Calcular el coeficiente volumétrico del vidrio. 8. Calcular la longitud que tendrá a 60°C una varilla de hierro cuya longitud a 10°C es 30cm. 9. Una platina platina de acero tiene tiene un diámetro diámetro de 8500 cm a 10°C 10°C.. ¿A que que temp tempera eratu tura ra será será su diám diámetr etroo igua iguall a8508cm? 10. Un puente de acero tiene a 0°C una longitud sw 40m. La temperatura sufre una variación desde -20°C a 4°C. ¿Cuál es la diferencia entre las longitudes de este puente a las dos temperaturas extremas? 11. Para medir un terreno que se halla a 30°C se utiliza una cinta de acero cuya indicación correcta es a 0°C. ¿ a que error de medida de la longitud dará origen la dilatación de la cinta?
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Solución
L = Lo ( 1 + α ∆t)→L = 0,45m (1+ 12 x 10 °Cֿ ¹ 82°C) L= 0,45(1+12 x 10 -6 82)→L= 0.45m(1+ 984 x 10 -6 ) → L= 0,4504428 -6
12.
S 5 litros de mercurio se caliente de 20°C a 100°C, ¿en cuanto aumenta su volumen?
